Współczesne metody chemii analitycznej

niestacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 6/+, C 16/+, L 8/+, razem: 30 godz., 3 pkt ECTS

Fizyka / Wymagania wstępne: Znajomość zagadnień związanych z

ruchem w polu elektrostatycznym, falami elektromagnetycznymi i

polem elektrycznym w dielektrykach. Wiedza podstawowa w zakresie:

promieniowania świetlnego, optyki geometrycznej i oddziaływania światła z materią (polaryzacja, interferencja, rozpraszanie i dyfrakcja światła.

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna / Wymagania wstępne: Znajomość metod statystycznych oceny wyników pomiaru.

Chemia ogólna i nieorganiczna / Wymagania wstępne: znajomość budowy atomu, cząsteczki i modeli wiązań chemicznych, mechanizmów podstawowych reakcji w chemii nieorganicznej, a zwłaszcza reakcji w roztworach (równowagi kwasowo-zasadowe, kompleksowanie, utlenianie i redukcja, stężenie, elektrolity). Opanowanie podstaw teoretycznych związanych z termodynamiką oraz statyką i kinetyką chemiczną. Znajomość właściwości najważniejszych związków nieorganicznych.

Chemia organiczna / Wymagania wstępne: znajomość mechanizmów podstawowych reakcji w chemii organicznej. Podstawowa wiedza w zakresie metod analizy strukturalnej (poziomy energetyczne atomów i cząsteczek, absorpcja i emisja promieniowania). Znajomość właściwości najważniejszych grup związków organicznych oraz metod rozdziału substancji (ekstrakcja, destylacja, strącanie).

Chemia analityczna / Wymagania wstępne: znajomość języka i narzędzi chemii analitycznej oraz zasad oznaczeń analitycznych.

Podstawowe zagadnienia chemii analitycznej. Odczynniki, aparatura i zasady pracy w laboratorium analitycznym. Parametry charakteryzujące metody analityczne. Metody analizy makro – analiza wagowa i objętościowa (oparta na reakcjach: protolitycznych, redoks, strącania związków trudno rozpuszczalnych, tworzenia kompleksów). Pobieranie i przygotowanie próbki analitycznej. Problemy analizy śladowej. Techniki rozdzielań makro-makro i makro-mikro z wykorzystaniem metod: ekstrakcji, selektywnego strącania związków trudno rozpuszczalnych, wymiany jonowej, lotności substancji. Standaryzacja i kalibracja metod analitycznych. Błędy w analizie chemicznej. Zasady dobrej praktyki laboratoryjnej. Obliczenia w chemii analitycznej.

Chemia fizyczna / Wymagania wstępne: Znajomość następujących zagadnień:

Podstawowe pojęcia termodynamiki chemicznej. Podział układów, funkcje stanu (U, H, S), I i II zasada termodynamiki. Termochemia, prawa Hessa i Kirchhoffa. Energia swobodna i entalpia swobodna. Wielkości cząstkowe.

Potencjał chemiczny, aktywność. Stała równowagi reakcji. Właściwości gazów, cieczy, ciał stałych. Równowagi fazowe. Układy jedno- i dwuskładnikowe. Prawo podziału Nernsta.

Ekstrakcja. Termodynamika mieszania. Dyfuzja, adsorpcja, osmoza. Kinetyka chemiczna, równania kinetyczne, rząd reakcji, cząsteczkowość. Stała szybkości reakcji, wpływ temperatury, równanie Arrheniusa, teoria zderzeń aktywnych. Kataliza homo- i heterogeniczna.

Roztwory elektrolitów, ich przewodnictwo, prawo Kohlrauscha. Podwójna warstwa elektryczna. Procesy elektrochemiczne. Rodzaje elektrod, ich potencjał, wzór Nernsta. Ogniwa - podział, siła elektromotoryczna, termodynamika. Elektroliza. Koloidy, podział, właściwości, wytwarzanie. Elektryczne i magnetyczne właściwości cząsteczek. Elementy fotochemii, sonochemii.

Język angielski / Wymagania wstępne: Umiejętności językowe w zakresie chemii, zgodne z wymaganiami określonymi dla poziomu B2 Europejskiego Systemu Opisu Kształcenia Językowego (Student/ka rozumie znaczenie głównych wątków przekazu zawartego w złożonych tekstach oraz potrafi zrozumieć dyskusję z użyciem języka specjalistycznego, w zakresie chemii.

Potrafi porozumiewać się na tyle płynnie i spontanicznie, by prowadzić normalną rozmowę z rodzimym użytkownikiem języka, bez szczególnego wysiłku dla którejkolwiek ze stron.)

V / chemia / wszystkie

dr inż. Jarosław Szulc

1. Udział w wykładach / 6

2. Udział w laboratoriach / 8

3. Udział w ćwiczeniach / 16

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 3

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 8

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 32

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach / 9

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 12

13. Udział w egzaminie /0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 94 godz./ 3 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 30 godz./1,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową/ 73 godz./ 2,5 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym 24 godz./ 1 ECTS

Celem przedmiotu jest przygotowanie studentów do samodzielnego korzy-stania z anglojęzycznej literatury fachowej, a także zapoznanie z wybranymi metodami współczesnej chemii analitycznej, ich możliwościami i ogranicze-niami.

Na przedmiot składają się wykłady stanowiące wprowadzenie do zagad-nień, z którymi studenci zapoznają się samodzielnie czytając podręcznik anglojęzyczny. W ramach ćwiczeń wyjaśniane są zagadnienia niezrozumiałe dla studentów, a także sprawdzany jest poziom opanowania wiedzy.

Na ćwiczeniach laboratoryjnych studenci zapoznawani są z praktycznymi aspektami poznanych metod analitycznych.

Wykłady / Przekaz ustny z wykorzystaniem prezentacji wizualnych z możliwością zadawania pytań, do czego studenci są zachęcani.

1. Wprowadzenie do przedmiotu /1/

Studenci zostaną zapoznani z celem przedmiotu i sposobem jego realizacji. Przedstawione zostaną materiały, które będą wykorzystywane w trakcie zajęć, w tym nagrania video wykładów w języku angielskim i podręcznika angielskojęzycznego, z którymi studenci powinni się zapoznać w ramach pracy własnej.

2. Wprowadzenie do metod spektroskopowych /1/

Po krótkim omówieniu metod spektroskopowych w języku polskim przed-stawione zostaną najważniejsze terminy i pojęcia zarówno w języku polskim jak i angielskim.

3. Wprowadzenie do metod elektrochemicznych /2/

Po krótkim omówieniu metod elektrochemicznych w języku polskim przed-stawione zostaną najważniejsze terminy i pojęcia zarówno w języku polskim jak i angielskim.

4. Wprowadzenie do metod chromatograficznych i elektroforezy kapilar-nej /2/

Po krótkim omówieniu metod chromatograficznych i elektroforezy kapilarnej w języku polskim przedstawione zostaną najważniejsze terminy i pojęcia zarówno w języku polskim jak i angielskim.

Ćwiczenia / Interakcja słowna, której celem jest:

Wyjaśnienie kwestii niezrozumiałych przez studentów, na które napotkali w ramach pracy własnej.

Sprawdzenie poprawności opanowania zagadnień poprzez pytania i odpo-wiedzi.

Przygotowanie studentów do samodzielnego rozwiązywanie problemów (zadań).

1. Wprowadzenie do spektroskopii (6)

Metody spektroskopowe oparte o absorpcję.

Spektroskopia w zakresie ultrafioletu, światła widzialnego i podczerwieni.

Spektroskopia absorpcji atomowej.

Spektroskopia emisyjna.

Spektroskopia fotoluminescencyjna.

Spektroskopia emisji atomowej.

Spektroskopia oparta o rozpraszanie.

2. Metody elektrochemiczne (4)

Metody potencjometryczne.

Metody kulometryczne.

Metody woltamperometryczne.

3. Chromatografia i elektroforeza (6)

Wprowadzenie do metod rozdzielczych.

Ogólna teoria kolumnowych metod chromatograficznych.

Optymalizowanie rozdziałów chromatograficznych.

Laboratoria / Ustne (pisemne) sprawdzenie przygotowania studentów do samodzielnego wykonania eksperymentu. Wykonanie eksperymentu pod nadzorem prowadzącego i opracowanie wyników.

1. Oznaczanie zawartości Mn i Zn w suplemencie diety metodą płomie-niowej absorpcyjnej spektrometrii atomowej /4/

Zagadnienia:

Atomowa spektrometria absorpcyjna (ASA) – podział ze względu na rodzaje atomizerów. Podstawy metody. Przejścia elektronu pomiędzy poziomami energetycznymi.

Schemat blokowy spektrofotometru adsorpcji atomowej z uwzględnieniem funkcji, które pełnią poszczególne elementy.

Zakłócenia podczas pomiaru.

Zastosowanie analityczne AAS.

Pobieranie i przygotowywanie próbek do analizy.

Metoda krzywej kalibracyjnej i metoda dodatku wzorca.

Wzorce i materiały odniesienia.

Jednostki stężeń w analizie śladowej.

2. Oznaczanie związków chloroorganicznych metodą woltamperome-tryczną /4/

Zagadnienia:

Metody elektrochemiczne – ze szczególnym uwzględnieniem woltamperome-trii cyklicznej oraz pulsowo-różnicowej.

Potencjał elektrochemiczny, prawa elektrolizy, odwracalność procesów redoksowych (oraz określanie odwracalności procesu redoks na podstawie kształtu krzywych woltamperometrycznych), rola elektrolitu.

Rodzaje elektrod.

Wpływ elektrod pomiarowych, rozpuszczalnika oraz elektrolitu na zakres pomiarowy. Wyznaczanie potencjału standardowego oraz liczby transfero-wanych elektronów na postawie woltamperogramów.

Podstawowa:

1. Modern Analytical Chemistry, David T Harvey, w formie cyfrowej:

Analytical Chemistry 2.0 (Harvey), https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Analytical_Chemistry_Textbook_Maps/Map%3A_Analytical_Chemistry_2.0_(Harvey), 2011;

2. Ratliff Chemistry, CH404, https://www.youtube.com/results?search_query=Ratliff+Chemistry%2C+CH404

Uzupełniająca:

1. Szczepaniak W.: Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1985

2. Cygański A.: Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009

3. Cygański A.: Chemiczne metody analizy ilościowej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2005

4. Minczewski J., Marczenko Z.: Chemia Analityczna Tom 3 Analiza instrumentalna PWN, Warszawa 1985

5. Hulanicki A. : Współczesna chemia analityczna PWN, Warszawa 2001

6. Quantitative Chemical Analysis, Daniel C. Harris, W.H. Freeman and Company, Nowy Jork, 2010

W1 / Ma ogólną wiedzę w zakresie podstawowych koncepcji, zasad i proce-sów właściwych dla wybranych metod analizy chemicznej. /K_W13

W2 / Zna podstawowy sprzęt stosowany w analizie chemicznej. /K_W05

W3 / Zna podstawowe metody analizy chemicznej. /K_W05

U1/ Potrafi ze zrozumieniem czytać teksty dotyczące analizy chemicznej i

merytorycznie opracować problem z zakresu chemii z wykorzystaniem literatu-ry angielskojęzycznej, / K_U01, K_U09, K_U10

U2 /Potrafi wskazać odpowiednią metodę chemii analitycznej do rozwiązywa-nia problemu technicznego/ K_U06, K_U13

U3/ Potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi rozwiązania pro-stego zadania analitycznego, o charakterze praktycznym, wybrać i zastoso-wać właściwą metodę i narzędzia. /K_U06, K_U07

K1/ Rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie./ K_K01, K_K05

K2/ Potrafi myśleć i działać samodzielnie./ K_K03

Przedmiot zaliczany jest na podstawie ocen uzyskanych z ćwiczeń audyto-ryjnych i laboratoryjnych.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie:

Stopnia przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych, staranności wykonania ćwiczenia, poprawności uzyskanych wyników i ich interpretacji.

Aktywności na ćwiczeniach audytoryjnych, z której wynika dobre przygoto-wanie studenta, polegające na przeczytaniu odpowiednich rozdziałów z pod-ręcznika i obejrzeniu zalecanych filmów.

Studenci niezadowoleni z ocen uzyskanych na podstawie aktywności, będą oceniani na podstawie ich umiejętności odpowiedzi na pytania związane z tekstem odpowiednich rozdziałów obowiązującego podręcznika lub rozwią-zania określonego problemu analitycznego.

Aby otrzymać ocenę bardzo dobrą studenci muszę wykazać, że w ograni-czonym czasie, korzystając z dostępnej literatury, są w stanie rozwiązywać problemy związane z wybraną metodą analizy.

Aby otrzymać ocenę dobrą studenci muszą poprawnie odpowiedzieć na większość (90%) pytań związanych z przerabianymi metodami analitycznymi, bez posiłkowania się tekstem.

Aby otrzymać ocenę dostateczną studenci muszą wykazać, że zapoznali się z tekstem dotyczącym wybranych metod analitycznych i są w stanie w krót-kim czasie znaleźć odpowiedzi na pytania dotyczące zagadnień w tekście.

Oceny pośrednie studenci otrzymują przy częściowym spełnieniu wyżej wy-mienionych wymagań.

Ocenę niedostateczną otrzymują studenci nie spełniający powyższych wy-magań.

Osiągnięcie efektu W1-W3, U1-U3 i K1-K2- weryfikowane jest na ćwiczeniach audytoryjnych i laboratoryjnych.

nie dotyczy